用於乙炔法生產氯乙烯的無汞催化劑及其製備方法與流程
2023-07-24 22:07:56
本發明涉及一種催化劑製備技術,特別涉及一種乙炔法合成氯乙烯用無汞催化劑及製備方法。
背景技術:
聚氯乙烯是世界上產量最大的塑料產品之一,聚氯乙烯的單體氯乙烯的需求量會越來越大,我國「多煤少氣貧油」的能源結構決定了在未來幾十年氯乙烯的主要生產方法依舊會是乙炔法。目前我國乙炔法合成氯乙烯使用的汞催化劑汞的流失十分嚴重,一方面導致國內汞儲備急劇下降,資源緊張,另一方面流失的汞嚴重汙染環境,危害人體健康。開發乙炔法合成氯乙烯用無汞催化劑勢在必行。
當前乙炔法合成氯乙烯用無汞催化劑的研究和開發比較多,貴金屬無汞催化劑活性高,但是製備價格高,難以實現工業化生產;賤金屬無汞催化劑成本相對偏低,穩定性稍好,但活性低無法滿足工業需要;本發明綜合貴金屬無汞催化劑和賤金屬無汞催化劑的優點提出了一種活性高,製備成本較低的無汞催化劑及製備方法。
技術實現要素:
本發明提出一種乙炔法合成氯乙烯用無汞催化劑及製備方法。該催化劑以一定濃度的乙酸溶液預處理後的椰殼活性炭為載體,活性組分為釕鹽,助劑為氯化亞銅和氯化鉍。本發明所提出的催化劑在固定床乙炔法製備氯乙烯的反應中具有高的活性及選擇性,且綠色環保、生產工藝簡單、生產周期短、製備難度低等優點使其在工業應用中具有重要的實際意義。
本發明的具體技術方案如下所述:用於乙炔法生產氯乙烯的無汞催化劑,其載體為使用乙酸預處理的椰殼活性炭,活性組分為三氯化釕,助劑為氯化亞銅和氯化鉍。
按上述方案:所述的三氯化釕:氯化亞銅:氯化鉍質量比為1:10-100:10-200。
按上述方案:所述的三氯化釕佔載體的質量百分含量為0.1-2%;所述的氯化亞銅佔載體的質量百分含量為2-10%;所述的氯化鉍組分的質量百分含量為2-25%。
所述的用於乙炔法生產氯乙烯的無汞催化劑的製備方法;其包括有以下步驟:先用乙酸溶液浸泡椰殼活性炭8-24小時,再用去離子水將活性炭洗至中性,得到預處理後的載體;然後在常溫攪拌狀態下將三氯化釕、氯化亞銅和氯化鉍溶解到鹽酸溶液中,之後將溶液真空浸漬到預處理後的椰殼活性炭中,並進行旋轉蒸發,再進行烘乾得到所需的催化劑。
按上述方案:所述的旋轉蒸發的水浴溫度為30~75℃,時間為2~10小時。
按上述方案:所述的乙酸的濃度為1-4mol。
按上述方案:所述的鹽酸濃度為1-3mol/l。
本發明的有益效果:所提出的無汞催化劑在催化乙炔合成氯乙烯時具備高的活性和選擇性;預處理選擇的乙酸酸性較弱但可以處理掉椰殼活性炭中的灰分和雜質,其自帶的含氧官能團吸附在椰殼活性炭表面可以提高催化活性,改善了載體的理化結構,一定程度上增大了有效負載面積;氯化亞銅和氯化鉍之間的協同作用在保持催化劑催化性能的同時減少了三氯化釕的使用量;該無汞催化劑使用無汞活性組分,綠色環保,不需要太多輔助設備,製備難度低,生產工藝簡單,適合工業化生產。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明的具體技術方案做進一步詳細的說明:
實施例1
用4mol/l乙酸溶液浸泡椰殼活性炭12小時,再用去離子水將活性炭洗至中性,得到預處理後的載體;在常溫攪拌狀態下將0.1g三氯化釕、1g氯化亞銅和2.4g氯化鉍溶解到2mol/l鹽酸中,之後將溶液真空浸漬到預處理後的30g椰殼活性炭中,並於70℃下旋蒸水浴8小時,再並在120℃下烘乾得到所需的催化劑,該催化劑被命名為cat-1。利用催化劑cat-1催化乙炔氫氯化合成氯乙烯,氯化氫與乙炔摩爾比為1.15:1,反應溫度160℃,空速50h-1,乙炔轉化率為99.4%,乙烯選擇性為99.6%。
實施例2
用3mol/l乙酸溶液浸泡椰殼活性炭12小時,再用去離子水將活性炭洗至中性,得到預處理後的載體;在常溫攪拌狀態下將0.3g三氯化釕、3g氯化亞銅和7g氯化鉍溶解到2mol/l鹽酸中,之後將溶液真空浸漬到預處理後的30g椰殼活性炭中,並於70℃下旋蒸水浴8小時,再並在120℃下烘乾得到所需的催化劑,該催化劑被命名為cat-2。利用催化劑cat-2催化乙炔氫氯化合成氯乙烯,氯化氫與乙炔摩爾比為1.15:1,反應溫度160℃,空速50h-1,乙炔轉化率為99.5%,乙烯選擇性為99.6%。
實施例3
4mol/l乙酸溶液浸泡椰殼活性炭12小時,再用去離子水將活性炭洗至中性,得到預處理後的載體;在常溫攪拌狀態下將0.1g三氯化釕、3g氯化亞銅和5g氯化鉍溶解到2mol/l鹽酸中,之後將溶液真空浸漬到預處理後的30g椰殼活性炭中,並於70℃下旋蒸水浴8小時,再並在120℃下烘乾得到所需的催化劑,該催化劑被命名為cat-3。利用催化劑cat-2催化乙炔氫氯化合成氯乙烯,氯化氫與乙炔摩爾比為1.15:1,反應溫度160℃,空速50h-1,乙炔轉化率為99.2%,乙烯選擇性為99.7%。
實施例4
製備過程與催化劑cat-1相同,只改變前處理乙酸濃度為1mol/l,其他條件不變,所得催化劑被命名為cat-4。利用催化劑cat-2催化乙炔氫氯化合成氯乙烯,氯化氫與乙炔摩爾比為1.15:1,反應溫度160℃,空速50h-1,乙炔轉化率為99%,乙烯選擇性為99.6%。
實施例5
製備過程與催化劑cat-1相同,只改變烘乾溫度為105℃,其他條件不變,所得催化劑被命名為cat-4。利用催化劑cat-2催化乙炔氫氯化合成氯乙烯,氯化氫與乙炔摩爾比為1.15:1,反應溫度160℃,空速50h-1,乙炔轉化率為99.1%,乙烯選擇性為99.6%。
實施例6
製備過程與催化劑cat-1相同,只改變旋蒸水浴溫度為75度,攪拌時間為5小時,其他條件不變,所得催化劑被命名為cat-5。利用催化劑cat-5催化乙炔氫氯化合成氯乙烯,氯化氫與乙炔摩爾比為1.15:1,反應溫度160℃,空速50h-1,乙炔轉化率為99.1%,乙烯選擇性為99.3%。
技術特徵:
技術總結
本發明涉及一種乙炔法合成氯乙烯用無汞催化劑及製備方法:先用乙酸溶液浸泡椰殼活性炭8‑24小時,再用去離子水將活性炭洗至中性,得到預處理後的載體;然後在常溫攪拌狀態下將三氯化釕、氯化亞銅和氯化鉍溶解到鹽酸溶液中,之後將溶液真空浸漬到預處理後的椰殼活性炭中,並進行旋轉蒸發,再進行烘乾得到所需的催化劑。本發明的有益效果:所提出的無汞催化劑在催化乙炔合成氯乙烯時具備高的活性和選擇性;該無汞催化劑使用無汞活性組分,綠色環保,不需要太多輔助設備,製備難度低,生產工藝簡單,適合工業化生產。
技術研發人員:吳廣文;熊奇;廖先傳;凌思;胡爭朋
受保護的技術使用者:武漢工程大學;湖北隨州雙星生物科技有限公司
技術研發日:2017.04.28
技術公布日:2017.07.25